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文檔簡介
1、人工心臟起搏器,artificial cardiac pacemaker,歷史,1819年,A1dini應用直流電刺激斷頭尸體停跳的心臟,結果出現(xiàn)跳動,1929年,澳大利亞醫(yī)生Lidwell和物理學家Booth合作設計出一種起搏裝置,當電流通過針刺心室電極時將一死嬰救活,這是人工心臟起搏史上臨床應用的首次成功。,美國胸外科醫(yī)生Hyman研制成一種重達7.2公斤的心臟起搏裝置,能使停跳的心臟復跳,并把這種裝置稱之謂人工心臟起搏器。,193
2、2年,歷史,1952年,美國哈佛大學醫(yī)學院醫(yī)生Zoll首先采用體外經皮式起搏器成功地搶救了2例完全性房室傳導阻滯并阿—斯綜合征的瀕死患者,從而引起了醫(yī)學界與工程技術界的重視。,l958年10月l5日,在瑞典斯德哥爾摩,由Senning安裝了世界上第一只埋藏式心臟起搏器,設計者是Elmgvist,它僅是由2只晶體管構成的固定頻率刺激器。,1959年,Greatbatch和Chardack也相繼將起搏器系統(tǒng)(VOO)全部埋入人體內并取得成
3、功,此系統(tǒng)致力于恢復心室節(jié)律,以治療病理及手術所致三度房室傳導阻滯。,歷史,1962年Nathan和Centher報道埋藏式VAT起搏器應用于臨床,這是最初型的生理起搏器。1965年,Lemberg、Castellanos和Berkovit5將VAT的感知功能應用于心室起搏,為心室抑制型按需起搏器(VVI)的開始。70年代程序控制器問世。1972年11月世界上第一個用鋰碘電池的起搏器植入人體獲得成功。l979年Sutton和Cit
4、ron報道了VDD起搏器(心房同步心室按需起搏器)的埋藏起搏療法。80年代雙腔起搏器及抗心動過速起搏器研制成功,這種房室順序收縮雙腔觸發(fā)抑制型起搏器(DDD)是當代最先進的起搏器,它不僅能無創(chuàng)性程控調節(jié),而且實現(xiàn)了房室均可被感知和雙腔起搏。90年代以后,性能更高的頻率自適應起搏器、雙心室/雙心房同步三腔起搏器,以及具有除顫功能的起搏器。,心臟起博器的功能,能替代或補充正常激發(fā)和控制心臟收縮的生理電子系統(tǒng)。它通過周期性發(fā)放的電脈沖刺激
5、心臟,引起心搏,并實現(xiàn)生物機能控制。,如果心臟原有的起搏點喪失其作用而使沖動形成受擾,或者心臟固有的傳導系統(tǒng)不能正常工作(如竇性停止、竇房阻滯、竇性心動過緩或某心房、心室出現(xiàn)異使節(jié)律,以及心動過速等),起搏器能幫助心臟恢復、接近正常功能。特別是對那些藥物療效不佳,甚至于治療無效的心臟病患者,人工心臟起搏器在臨床上獲得了成功。,原理和構成,人工心臟起搏器是一個以電池為動力的、體積小而能植入體內、可產生連續(xù)穩(wěn)定的電脈沖的裝置。人工心臟起搏發(fā)
6、出的一定形式的微弱脈沖電流,能刺激心臟的起搏功能或誘導功能有障礙但尚有興奮、收縮及心肌纖維間傳動功能的心臟起搏,即以代替正常的起搏點刺激心肌,使之有效地收縮。人工心臟起搏系統(tǒng)由脈沖發(fā)生器、電極導線和程控器三部分組成,起博器的結構,起搏脈沖發(fā)生器的電子電路由控制單元、感知單元和脈沖輸出單元組成。,起博器的電極,起搏導線兼有起搏刺激和感知的功能,要求有良好的電性能。起搏導線與體液和組織緊密接觸,導線材料要求耐生物老化,抗腐蝕,與血液、組
7、織相容性好。,,,單極方式采用單端放大器,電極直接與心肌接觸,起搏器的外殼作為電路的接地。雙極方式采用的是差分放大器,由點狀電極和環(huán)狀電極采集差分信號作為放大器的輸入,外殼同樣是接地的。這樣,單極方式的兩個電極的距離較遠(5-10cm),容易受到骨骼肌肌電的干擾,而雙極方式的兩個電極距離為2cm,采用差模輸入,可能有助于消除干擾。很多新型起搏器能夠通過程控器選擇使用單極還是雙極方式。,感知單元,,,同步與非同步,按照臨床上的不同需要
8、,脈沖發(fā)生器電路的結構也不一樣,由此可將起博器分為非同步型和同步型兩大類。非同步型起搏器實質上是一個具有固定頻率的間歇振蕩器或多諧波振蕩器。同步型起搏器是根據(jù)心臟的自搏情況,自動控制刺激脈沖的輸出。它與自搏基本同步,可避免與自主心律發(fā)生競爭,避開容易引起心室纖顫的易損區(qū)。,同步起搏器,P波同步(感知心房搏動) R波同步(感知心室搏動)。感知自身心搏的電信號后,起搏器的響應方式有兩種類型:觸發(fā)型和抑制型。,,同步型心臟起搏器根據(jù)其
9、同步方式不同,又可分為R波觸發(fā)心室同步型R波抑制心室同步型P波延遲心房同步型等其中R波抑制心室同步型使用較為廣泛。,同步觸發(fā)型,觸發(fā)型是指起搏器感知自身心博的電信號后,立即發(fā)放一個刺激脈沖,但此脈沖恰好與自身的搏動同時發(fā)生,即心臟處于絕對不應期,所以不能應激,使這一脈沖成為無效刺激。在這次脈沖的規(guī)定時間內,如無自身心搏發(fā)生,則起搏器發(fā)放脈沖,刺激心臟起搏,故此型又稱為觸發(fā)型。,同步抑制型,抑制型是指當有自身心搏出現(xiàn)時,起搏器對其
10、感知并取消下一個預定脈沖的發(fā)放,而且,從自身心搏開始,重新安排起搏脈沖的發(fā)放周期。在自身心搏之后的規(guī)定時間內,如無自身心搏發(fā)生,則起搏器發(fā)放脈沖。也就是說,當病人自身心率超過起搏器頻率時,起搏器即被抑制,不發(fā)放脈沖。當自身心率低至一定數(shù)值時,起搏器方才發(fā)放脈沖、使心臟起搏。此型又稱為按需型。這樣既可避免發(fā)生競爭心律,又可節(jié)省起搏器的能源,輸出單元,產生向心肌發(fā)出電壓脈沖的電路。適當強度的電脈沖可以刺激心肌產生可發(fā)布的動作電位,并最終
11、心肌收縮和心臟搏動。能產生這樣的電位波形的最小電能量稱為刺激閾。電能量的大小取決于脈沖幅度和脈沖持續(xù)時間輸出單元通過對電容充電儲存電能,當控制電路決定發(fā)放脈沖時電容放電。現(xiàn)代起搏器使用2.8V電池,通過對電容并聯(lián)充電,串聯(lián)放電可以使輸出脈沖的電壓幅度高于電池電位。,起搏器電池的要求,體積小容量大緩慢釋放能量密封性能好性能可靠,鋰-碘電池,優(yōu)點:高能量密度、高內阻、自身放電率低,不會內部短路、不產生氣體和漏液,能被密封以保護起
12、搏器電路元件。連續(xù)使用壽命10年以上。鋰是陽極,碘是陰極。當釋放電能時,電池的內部阻抗緩慢升高,其值可通過遙測獲得。電池阻抗升高能引起電池電壓近似線性下降,表現(xiàn)為起搏頻率的逐漸下降,因而起搏頻率可反映電池狀態(tài)。新電池輸出電壓是3.5伏(V),當電池電壓下降到2.2-2.4V時就需要更換。,人工心臟起搏器的輸出參數(shù),頻率 脈寬 脈幅 電流 阻抗 感知靈敏度 反拗期,人工心臟起搏器的標識碼,心室非同步起搏(VOO),固定頻率
13、起搏,產生與自身節(jié)律無關的刺激。VOO模式被稱為“固定頻率”的或者非同步的起搏,只有當競爭性刺激落在自身心搏后的心室絕對不應期之外時,才能奪獲心室。VOO模式現(xiàn)在已經不用了,僅在起搏器上放置磁鐵進行起搏器測試時用。,心室抑制型起搏(VVI),按需型起搏,它可感知心腔內的心室去極或腔內電圖,后者時通過測量兩個起搏導線(陽極和陰極)之間的電勢差(電壓)記錄到的電活動。VVI 起搏器有一個內部時鐘或下限頻率定時周期,它由一個起搏心室事件(VP
14、)或感知心室事件(VS)開始,定時周期的起始部分由心室不應期構成,期間起搏器不能感知任何信號。更明確地講,在心室不應期內地任何信號都不能啟動一個新的下限頻率間期。,心室觸發(fā)型起搏(VVT),在感知自身心室激動后立即釋放心室刺激。VVT方式即確保起搏器發(fā)放刺激而不是抑制?,F(xiàn)在,觸發(fā)模式很少用來作為首要的起搏模式。,心房抑制型起搏器(AAI),與VVI方式一樣,所不同的是起搏及感知都在心房內。由于心房電圖小于心室電圖,所以AAI起搏器需要更
15、高的感知靈敏度(sensitivity)。,DDD 模式,(雙腔起搏,雙腔感知,雙腔觸發(fā)抑制型起博器):又稱為房室順序收縮雙腔觸發(fā)抑制型起搏器即全自動起搏器。DDD起搏器能模擬人類竇房結和房室結的生理功能,按順序起搏心房和心室,又能感知心房和心室 自身的電活動。感知之后的反應方式有觸發(fā)型和抑制型兩種,根據(jù)電生理情況而自動選擇。,DDD起搏器的多種功能,它能根據(jù)心臟的電生理情況而自動選擇和更換發(fā)放脈沖的方式。如病人有自身的心房和心室搏動,
16、則起搏器全部被抑制,停止起搏脈沖的發(fā)放。如無自身的心房搏動,或心房率過緩,起搏器便發(fā)放脈沖起搏心房。起搏心房的脈沖發(fā)出之后,經過一段預定的A-V延遲性間期(約0.12—0.20s)。如心室無自身搏動出現(xiàn)。則起搏器發(fā)出脈沖,激動心室:如心室有自身搏動出現(xiàn),則心室的電極感知之后,起博器不再發(fā)出刺激心室的脈沖。如病人有心房的自身搏動,DDD起搏器感知之后可以有兩種反應方式:①以抑制型的方式工作,抑制刺激心房的電脈沖的發(fā)放,從而避免發(fā)生房性節(jié)律
17、的競爭。②心房的自身激動發(fā)生之后,如在規(guī)定的A-V延遲時間內無自身的心室激動發(fā)生,則起搏器以觸發(fā)型的方式工作,被觸發(fā)而釋放刺激心室的電脈沖,使心室起搏。,VDD 模式,除心房輸出被關閉外,VDD模式的功能與DDD模式一樣,保存了DDD模式的所有基本參數(shù),只是少了心房輸出,因而當缺乏心房激動時,VDD模式持續(xù)以VVI模式有效起搏,而這是VDD模式的主要缺陷,因為竇性心動過緩患者中,只以VVI模式起搏,患者可能耐受不良,還有可能會導致起搏器
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